DE19801112A1

DE19801112A1 - Slide ring seal between pump impeller wheel and housing

Info

Publication number: DE19801112A1
Application number: DE19801112A
Authority: DE
Inventors: Hans-Juergen Kraffzik
Original assignee: Miele und Cie KG
Current assignee: Miele und Cie KG
Priority date: 1997-01-17
Filing date: 1998-01-15
Publication date: 1998-07-23
Also published as: DE59807907D1; ATE237762T1; EP0854307B1; EP0854307A1

Abstract

The slide ring seal (10) seals the hole (16) through the pump housing (12) and through which passes the drive shaft (18) for the impeller wheel (14). An elastic corrugated piece (20) has an opening in its wall for a slide ring (30) holding the drive shaft and resting against a sealing surface of the impeller wheel. A sprung element (32) pressing the slide ring against the impeller wheel's sealing surface is in the form of a toothed or non-toothed plate spring (40) whose outer edge (43a) touches the support surface (46) of the pump housing, or touches a separate support ring. The wall (28) of the corrugated piece supporting the slide ring is at least approximately on the same plane as the pump housing holding the corrugated piece.

Description

Der Gegenstand der Erfindung betrifft eine Gleitringdichtung, die zwischen einem Laufrad einer Pumpe und einem Pumpengehäuse angeordnet ist und eine im Pumpengehäuse ausgebildete Durchgangsbohrung abdichtet, durch die eine Antriebswelle für das Laufrad hindurchgeführt ist, mit einem elastischen am Pumpengehäuse befestigten Balg, einem in einer Öffnung einer Wand des Balges angeordneten und drehfest mit dem Balg verbundenen Gleitring, der die Antriebswelle für das Pumpenlaufrad aufnimmt und an einer Dichtfläche des Laufrades anliegt, sowie einem Federelement, das den Gleitring an die Dichtfläche des Laufrades andrückt.The object of the invention relates to a mechanical seal between an impeller Pump and a pump housing is arranged and one formed in the pump housing Seals through hole through which a drive shaft for the impeller is passed, with an elastic bellows attached to the pump housing, one in an opening one Wall of the bellows arranged and rotatably connected to the bellows, the seal Receives the drive shaft for the pump impeller and abuts a sealing surface of the impeller, and a spring element that presses the slide ring against the sealing surface of the impeller.

Derartige Gleitringdichtungen, die sowohl bei Pumpen in wasserführenden Haushaltgeräten, in Kraftfahrzeugen usw. eingesetzt werden, verhindern, daß ein vom Laufrad zu förderndes Me dium, in der Regel eine Flüssigkeit, auf die durch das Pumpengehäuse vom Laufrad getrennte Antriebsseite der Pumpe gelangt und zur Beschädigung oder Zerstörung der zumeist als Elektromotore ausgebildeten Antriebseinheit führt.Such mechanical seals, both in pumps in water-bearing household appliances, in Motor vehicles etc. are used to prevent a Me to be promoted by the impeller dium, usually a liquid, separated from the impeller by the pump housing Drive side of the pump and damage or destruction of the mostly as Electric motors trained drive unit leads.

Die DE 32 22 759 A1 beschreibt beispielsweise eine Gleitringdichtung mit einem elastischen Balg, bei der als Federelement zum Andrücken des Gleitrings an die Dichtfläche des Laufrades eine Kegelfeder verwendet wird, die wenigstens drei Windungen aufweist. Aufgrund der dadurch in bezug auf die Wirkrichtung der Feder bedingten langen Abmessung der Gleitring dichtung treten beim Betrieb von Pumpen mit einer solchen Gleitringdichtung häufig soge nannte Stick-Slip-Effekte auf, d. h. Geräusche in Form eines Pfeifens. Derartige Laufgeräusche der Pumpe entstehen durch das abwechselnde Auftreten von Gleit- und Haftreibung zwischen dem Gleitring der Gleitringdichtung und der Dichtfläche des Laufrades, insbesondere dann, wenn sich die den Gleitring aufnehmenden Balgwände bei Haftreibung verdrehen und Torsionsspannungen zusätzlich entstehen. Die entstehenden Geräusche haben zwar keinen direkten Einfluß auf die Funktion der Pumpe, führen aber dazu, daß der Qualitätseindruck, bei spielsweise bei Haushaltgeräten, die eine Pumpe mit einer solchen Gleitringdichtung verwen den, geschmälert wird.DE 32 22 759 A1 describes, for example, a mechanical seal with an elastic one Bellows, as a spring element for pressing the slide ring onto the sealing surface of the impeller a conical spring is used which has at least three turns. Due to the thereby the long dimension of the slide ring due to the direction of action of the spring Seal often occur when operating pumps with such a mechanical seal called stick-slip effects, d. H. Noises in the form of a whistle. Such running noises the pump arise from the alternating occurrence of sliding and static friction between the slide ring of the mechanical seal and the sealing surface of the impeller, in particular then when the bellows walls receiving the sliding ring twist due to static friction and Torsional stresses also arise. The resulting noises have none direct influence on the function of the pump, but lead to the fact that the quality impression for example in household appliances that use a pump with such a mechanical seal which is diminished.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Gleitringdichtung zu schaffen, mit der die Laufgeräu sche während des Betriebs der Pumpe zuverlässig vermieden werden können und die zudem kostengünstig herstellbar ist.The object of the invention is therefore to provide a mechanical seal with which the running noise cal can be reliably avoided during the operation of the pump and also is inexpensive to manufacture.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Gleitringdichtung mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. The object is achieved according to the invention by a mechanical seal with the features in claim 1 specified features.

Gemäß der Erfindung wird als Federelement eine flache Tellerfeder verwendet, die im Ver gleich zu den gemäß dem Stand der Technik verwendeten Kegelfedern oder Zylinderfedern eine in bezug auf die Wirkrichtung der Feder wesentlich kürzere Abmessung aufweist und als gezahnte oder ungezahnte Tellerfeder ausgebildet sein kann. Der Balg, der die Durchgangs bohrung im Pumpengehäuse abdichtet und in dem die Tellerfeder angeordnet ist, kann eben falls entsprechend kürzer ausgeführt werden. Dies hat einerseits den wesentlichen Vorteil, daß der drehfest mit dem Pumpengehäuse verbundene Balg verwindungssteifer ist, so daß eine auf den Gleitring wirkende und durch die Drehung des Laufrades bedingte Torsionskraft nicht zu einer Haftreibung zwischen dem Gleitring und dem Laufrad führt. Der Balg mit dem drehfest daran befestigten Gleitring verbleibt verwindungssteif in seiner Einbauposition, so daß während des Betriebes der Pumpe keine Haftreibung und entsprechend auch kein Geräusch in Form eines Pfeifens auftreten kann. Andererseits wird der Gleitring im wesentlichen nur durch die in Axialrichtung wirkende Kraft der Tellerfeder gegen die Dichtfläche des Laufrades gedrückt, weil die in Axialrichtung des Balges wirkende Kraft des Balges aufgrund der kurzen Abmessung gering ist. Dies hat den Vorteil, daß der Gleitring mit einer vorgegebenen, von den verschiedenen Materialien für den Gleitring und die Dichtfläche des Laufrades abhängigen Fe derkraft auf die Dichtfläche des Laufrades gedrückt wird, so daß eine gute Abdichtung und geringerer Verschleiß erreicht wird.According to the invention, a flat plate spring is used as the spring element, which in Ver equal to the conical springs or cylinder springs used according to the prior art has a much shorter dimension with respect to the direction of action of the spring and than toothed or toothless disc spring can be formed. The bellows that the passage Seals bore in the pump housing and in which the disc spring is arranged, can even if shorter accordingly. On the one hand, this has the essential advantage that the non-rotatably connected bellows with the pump housing is torsionally stiff, so that one on the sliding ring acting and caused by the rotation of the impeller torsional force stiction between the slide ring and the impeller. The bellows with the rotatable attached slide ring remains torsionally rigid in its installed position, so that during no static friction during operation of the pump and accordingly no noise in the form a whistle can occur. On the other hand, the sliding ring is essentially only by the in Axial force of the diaphragm spring pressed against the sealing surface of the impeller because the force of the bellows acting in the axial direction of the bellows due to the short dimension is low. This has the advantage that the slide ring with a predetermined, of the different materials for the slide ring and the sealing surface of the impeller dependent Fe derkraft is pressed onto the sealing surface of the impeller, so that a good seal and less wear is achieved.

Die erfindungsgemäße Gleitringdichtung umfaßt einen im Querschnitt C-förmigen Balg mit einem zylindrischen, im radialen Abstand zur Antriebswelle axial in Richtung einer Antriebs einheit (Pumpenantriebsmotor) angeordneten Halteabschnitt und eine dem Laufrad der Pumpe zugewandte vertikale Balgwand. Die Wand ist mit einer zentrisch angeordneten Öffnung versehen, an die eine in den Balg vorspringende, die Öffnung verlängernde zylindrische Man schette angeformt ist. In der Öffnung ist der Gleitring für die Pumpen-Laufradachse angeordnet, der mit Hilfe eines die Manschette umgebenden Halte- oder Befestigungsringes drehfest mit dem Balg verbunden ist. Das Federelement stützt sich dabei am Haltering und an einer Abstützfläche, beispielsweise am Pumpengehäuse, so ab, daß der Gleitring mit einer vorge gebenen Kraft gegen die Dichtfläche des Laufrades gedrückt wird.The mechanical seal according to the invention comprises a bellows with a C-shaped cross section a cylindrical, at a radial distance from the drive shaft axially in the direction of a drive unit (pump drive motor) arranged holding section and the impeller of the pump facing vertical bellows wall. The wall has a centrally arranged opening provided with a cylindrical man projecting into the bellows and extending the opening cuff is molded. The slide ring for the pump impeller axis is arranged in the opening, with the help of a retaining or fastening ring surrounding the cuff is connected to the bellows. The spring element is supported on the retaining ring and on one Support surface, for example on the pump housing, so that the slide ring with a pre given force is pressed against the sealing surface of the impeller.

Nach einer anderen Ausführungsform der Gleitringdichtung gemäß der Erfindung ist eine Tel lerfeder verwendet, bei welcher der Haltering als zylindrisches Basisteil der Feder mit dieser einstückig ausgebildet ist. Hierbei weist die Tellerfeder eine Anzahl von radial nach außen und schräg in Richtung der Abstützfläche am Pumpengehäuse verlaufende Lamellen auf, die von der Basis ausgehen. Die freien Enden der Lamellen als Außenrand der Tellerfeder stützen sich dabei an der Abstützfläche ab, während der zylindrische Halterabschnitt des C-förmig ausgebildeten Balges verdrehsicher am Pumpengehäuse festgesetzt ist. According to another embodiment of the mechanical seal according to the invention is a Tel lerfeder used in which the retaining ring as a cylindrical base part of the spring with this is formed in one piece. Here, the plate spring has a number of radially outwards and slats running diagonally in the direction of the support surface on the pump housing to run out of base. The free ends of the slats as the outer edge of the plate spring are supported thereby on the support surface, while the cylindrical holder section of the C-shaped trained bellows is fixed against rotation on the pump housing.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Gleitringdichtung gemäß der Erfindung weist der Balg einen radial nach innen verlaufenden, an das freie Ende des Halterabschnitts angeformten Rand auf, so daß sich der Außenrand der Tellerfeder an einem in Wirkrichtung der Tellerfeder vorspringenden Kranz abstützen kann, der an einem im Balg angeordneten Stützring ausge bildet ist. Auf diese Weise läßt sich die Gleitringdichtung auch dann verwenden, wenn das Pumpengehäuse aus Kostengründen einfacher zu gestalten ist, wie dies häufig bei Kleinserien vorkommt. Die Gleitringdichtung liegt dabei mit dem Rand ihres Balges an einer Schulter an, die beispielsweise leicht durch eine Durchgangsbohrung mit zwei verschiedenen Durchmessern realisiert werden kann. Der äußere Durchmesser der Durchgangsbohrung ist dann so groß gewählt ist, daß der zylindrische Halteabschnitt aufgenommen und drehfest im Pumpen gehäuse vom Stützring angepreßt gehalten wird.In a further embodiment of the mechanical seal according to the invention, the bellows a radially inward, molded onto the free end of the holder section Edge on, so that the outer edge of the plate spring on one in the effective direction of the plate spring projecting wreath can be supported on a support ring arranged in the bellows forms is. In this way, the mechanical seal can also be used if that Pump housing is easier to design for cost reasons, as is often the case with small series occurs. The mechanical seal lies with the edge of its bellows on a shoulder, for example easily through a through hole with two different diameters can be realized. The outer diameter of the through hole is then so large is chosen that the cylindrical holding section is added and rotatably in the pump housing is held pressed by the support ring.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert:In the following preferred embodiments of the invention with reference to the drawing explained in more detail:

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Gleitringdichtung im Querschnitt, Fig. 1 shows a mechanical seal according to the invention in cross-section,

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch einen Teilbereich eine Trennwand eines Pumpen gehäuses mit der eingebauten Gleitringdichtung, Fig. 2 shows a cross section through a part of a partition wall of a pump housing with the built-in mechanical seal,

Fig. 3 zeigt die Pumpengehäusetrennwand in der Draufsicht mit eingebauten Gleit ringdichtung im Teilschnitt, Fig. 3 shows the pump housing partition wall in a plan view with built-in slide ring seal, in partial section,

Fig. 4 zeigt ein als Tellerfeder ausgebildetes Federelement mit geschlossener, unge zahnter Federfläche, Fig. 4 is designed as a plate spring spring element with a closed, unge zahnter tongue surface,

Fig. 4a ist die Seitenansicht des Federelements gemäß Fig. 4, FIG. 4a is a side view of the spring element shown in FIG. 4,

Fig. 4b ist die geschnittene Seitenansicht des Federelements gemäß Fig. 4, FIG. 4b is a sectional side view of the spring element shown in FIG. 4,

Fig. 5 zeigt ein als Tellerfeder ausgebildetes Federelement mit gezahnter Federfläche in Lamellenausbildung, Fig. 5 is a formed as a plate spring spring element with spring toothed surface in lamellar form,

Fig. 5a ist die geschnittene Seitenansicht des Federelements gemäß Fig. 5, FIG. 5a is a sectional side view of the spring element shown in FIG. 5,

Fig. 6 einen Haltering der Gleitringdichtung als Gegenstütze für die Tellerfeder, im Querschnitt, Fig. 6 is a retaining ring of the mechanical seal as a counter support for the plate spring in cross-section,

Fig. 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Gleitringdichtung und Teilbereiche eines Pumpengehäuses, eines Laufrades und einer An triebswelle im Querschnitt, Fig. 7 shows a further embodiment of the mechanical seal according to the invention and portions of a pump housing, an impeller and an on drive shaft in cross-section,

Fig. 8 ist eine Draufsicht auf ein verwendetes Tellerfederelement, Fig. 8 is a plan view of a used cup spring element,

Fig. 9 ist ein Querschnitt durch das Federelement gemäß Fig. 8, Fig. 9 is a cross-section of the spring element shown in FIG. 8,

Fig. 10 zeigt eine weitere Ausführungsform der Gleitringdichtung für ein Pumpenge häuse, Fig. 10 shows a further embodiment of the mechanical seal housing for a pump housing,

Fig. 11 ist eine Draufsicht auf einen bei der weiteren Ausführungsform gemäß Fig. 10 verwendeten Stützring, Fig. 11 is a plan view of a support ring 10 used in the further embodiment according to FIG.

Fig. 12 zeigt einen Querschnitt durch den Stützring gemäß Fig. 11. FIG. 12 shows a cross section through the support ring according to FIG. 11.

Die Fig. 1 zeigt eine mit (10) bezeichnete Gleitringdichtung, die zwischen einem Pumpenge häuse (12) und einem Laufrad (14) einer Pumpe angeordnet ist, sh. auch Fig. 2, und eine im Pumpengehäuse ausgebildete Durchgangsbohrung (16), durch die eine Antriebswelle (18) für das Laufrad (14) hindurchgeführt ist, derart abdichtet, daß ein von der Pumpe zu förderndes Medium nicht auf die Antriebsseite der Pumpe gelangt und die nicht gezeigte Pumpenan triebseinheit, z. B. einen Elektromotor, beschädigt oder zerstört. Fig. 1 shows a ( 10 ) designated mechanical seal, which is arranged between a pump housing ( 12 ) and an impeller ( 14 ) of a pump, sh. also Fig. 2, and a through-bore formed in the pump housing ( 16 ), through which a drive shaft ( 18 ) for the impeller ( 14 ) is passed, seals such that a medium to be conveyed by the pump does not reach the drive side of the pump and the pump unit, not shown, drive unit, for. B. an electric motor, damaged or destroyed.

Die Gleitringdichtung (10) gemäß Fig. 1 umfaßt erfindungsgemäß einen im Querschnitt etwa C-för migen elastischen Balg (20), der einen im radialen Abstand von der Antriebswelle (18) vorgesehenen zylindrischen Halteabschnitt (22) oder Kragen aufweist, der sich axial in Rich tung der Antriebseinheit erstreckt und in eine um die Durchgangsbohrung (16) im Pumpen gehäuse (12) oder Pumpentrennwand herum vorgesehene Ringnut (24) eintaucht und in dieser drehfest angeordnet oder eingeknöpft ist. Der Balg (20) weist ferner einen in einer zentrisch angeordneten Öffnung (26) in einer dem Laufrad zugewandten, zumindest annähernd vertikalen und geraden Wand (28) des Balges (20) vom Einspannpunkt des Halteab schnitts (22) ausgehend einen Gleitring (30) auf, durch den die Antriebswelle (18), Fig. 2, hin durchgeführt ist. Der Gleitring (30) kann bspw. aus aus Kohlewerkstoff gefertigt sein. Vorzugs weise ist die den Gleitring (30) tragende Wand (28) in der Ebene des Pumpengehäuses (12) bzw. einem Wandteil (12a) davon ausgerichtet. Hierdurch kann die Wand (28) des Balges (20) sehr kurz gebildet werden, wodurch diese sehr verdrehsteif wird. The mechanical seal ( 10 ) according to FIG. 1 comprises according to the invention a cross-section approximately C-shaped elastic bellows ( 20 ) which has a radial holding section ( 22 ) provided in the radial distance from the drive shaft ( 18 ) or collar which is axially in Rich direction of the drive unit extends and into a through the through hole ( 16 ) in the pump housing ( 12 ) or pump partition wall provided around the annular groove ( 24 ) and arranged in this rotationally fixed or buttoned. The bellows ( 20 ) also has a sliding ring ( 30 ) in a centrally arranged opening ( 26 ) in an at least approximately vertical and straight wall ( 28 ) of the bellows ( 20 ) facing the impeller, starting from the clamping point of the holding section ( 22 ). on, through which the drive shaft ( 18 ), Fig. 2, is carried out. The sliding ring ( 30 ) can be made of carbon material, for example. Preferably, the slide ring ( 30 ) bearing wall ( 28 ) in the plane of the pump housing ( 12 ) or a wall part ( 12 a) thereof is aligned. As a result, the wall ( 28 ) of the bellows ( 20 ) can be made very short, which makes it very torsionally rigid.

Innerhalb des verdrehsteif im Pumpengehäuse eingespannten Balges (20) ist ein flaches Fe derelement (32) angeordnet. Das Federelement drückt den Gleitring (30) axial an eine Dicht fläche (34) an, die auf der dem Gleitring zugewandten Seite des Laufrades (14), sh. Fig. 2, vorgesehen ist. Diese Dichtfläche (34) als Gegenlager kann aus einem anderen Material, bspw. aus Keramik hergestellt werden; bzw. auch umgekehrt.Within the torsionally rigid bellows ( 20 ) clamped in the pump housing, a flat Fe derelement ( 32 ) is arranged. The spring element presses the slide ring ( 30 ) axially against a sealing surface ( 34 ) which, on the side of the impeller ( 14 ) facing the slide ring, sh. Fig. 2 is provided. This sealing surface ( 34 ) as a counter bearing can be made of another material, for example ceramic. or vice versa.

Gemäß der Erfindung ist als flaches Federelement eine ggf. herkömmliche (z. B. genormte) ungezahnte Tellerfeder (40) mit geschlossener ringförmiger Federfläche (41) nach Fig. 4, 4a, 4b, oder auch eine gezahnte durch eine Anzahl Lamellen (44) gestaltete Tellerfeder (40) ge mäß Fig. 3, 5, 5a verwendet werden, die entsprechend einer vorgegebenen auch das Gleit ringmaterial berücksichtigenden axialen Federkraft bemessen ist. Mit ihrem Außenrand (43a) stützt sich die Tellerfeder (40) dabei an einer Abstützfläche (46) oder Schulter im Pumpen gehäuse (12; 12a) lose (verdrehbar) ab. Als Gegenstütze der Tellerfeder (40) dient dabei ein in den Balgraum (45) eintauchender zylindrischer Abschnitt (36), Fig. 1, des Gleitrings (30).According to the invention, a flat spring element is a possibly conventional (e.g. standardized) toothless disc spring ( 40 ) with a closed annular spring surface ( 41 ) according to FIGS . 4, 4a, 4b, or a toothed by a number of lamellae ( 44 ) shaped plate spring (40) accelerator as Fig. 3, 5 are used, 5a according to a predetermined and the sliding ring material taken into account axial spring force is dimensioned. With its outer edge ( 43 a), the plate spring ( 40 ) is supported on a support surface ( 46 ) or shoulder in the pump housing ( 12 ; 12 a) loosely (rotatable). A cylindrical section ( 36 ), FIG. 1, of the slide ring ( 30 ), which plunges into the bellows space ( 45 ), serves as counter support for the plate spring ( 40 ).

In der Ausbildung gemäß Fig. 5, 5a als gezahnte Tellerfeder (40) mit einer Anzahl von Lamellen (44) als Einzelfedern können die Lamellen entweder vom Außenrand (43a) der Tellerfeder (40) radial nach innen in Richtung Tellerfedermitte (Fig. 5) oder von einem den Gleitring (30) umgebenden Haltering (42), sh. auch Fig. 2, 3 und 6, radial nach außen in Richtung einer Abstützfläche (46), Fig. 2 u. 3, verlaufen. Dabei sind die Lamellen (44) zur Erzeugung der axialen Federkraft vorbestimmt schrägverlaufend ausgebildet, wie bei der ungespannten Tellerfeder (40) in Fig. 1 verdeutlicht ist. Gezahnte Tellerfedern (Fig. 3 und 5) mit Einzelfeder elementen (Lamellen 44) sind dabei einfacher dem jeweiligen Einsatzfall hinsichtlich Kraft übertragung und Feinabstimmung anpaßbar als ungezahnte Tellerfedern (40) mit jeweils geschlossenen Ringfederflächen (41).In the embodiment according to Fig. 5, 5a as a toothed plate spring (40) with a number of blades (44) as individual springs, the blades may from the outer edge (43 a) of the plate spring (40) radially inwardly (in the direction of plate spring mid Fig. 5 ) or from a retaining ring ( 42 ) surrounding the slide ring ( 30 ), see FIG. also Fig. 2, 3 and 6, radially outwards in the direction of a support surface ( 46 ), Fig. 2 u. 3, run. The slats ( 44 ) for generating the axial spring force are designed to run obliquely, as is shown in FIG. 1 for the untensioned disc spring ( 40 ). Toothed Belleville washers ( Fig. 3 and 5) with single spring elements (lamella 44 ) are easier to adapt to the respective application with regard to power transmission and fine tuning than toothed Belleville washers ( 40 ) with closed ring spring surfaces ( 41 ).

Der vorerwähnte zylindrische Abschnitt (36) ragt mit einem reduzierten Durchmesser in den Balgraum (45) hinein, wobei ein Gleitringabschnitt (47) mit einem größeren Durchmesser sich außen an der vertikalen Wand (28) abstützen kann. Der Balg (20) ist ferner mit einer axial in Richtung der Antriebseinheit ausgerichteten die Öffnung verlängernden, zylindrischen Man schette (38) gemäß Fig. 1 ausgebildet, welche außen eng am zylindrischen Abschnitt (36) des Gleitrings (30) anliegt. Die zylindrische Manschette (38) ist drehfest mit dem reduzierten Ab schnitt (36) des Gleitringes (30) durch den schon genannten Haltering (42) verspannt, welcher die direkte Gegenstütze für das als Tellerfeder (40) ausgebildete Federelement (32) bildet.The aforementioned cylindrical section ( 36 ) projects into the bellows space ( 45 ) with a reduced diameter, a sliding ring section ( 47 ) with a larger diameter being able to be supported on the outside against the vertical wall ( 28 ). The bellows ( 20 ) is also formed with an axially aligned in the direction of the drive unit, the opening-extending, cylindrical sleeve ( 38 ) according to FIG. 1, which closely fits the outside of the cylindrical portion ( 36 ) of the slide ring ( 30 ). The cylindrical sleeve ( 38 ) is non-rotatably braced with the reduced section ( 36 ) of the sliding ring ( 30 ) by the already mentioned retaining ring ( 42 ), which forms the direct counter support for the spring element ( 32 ) designed as a plate spring ( 40 ).

Durch den vorzugsweise vollständig im Pumpengehäuse (12) in der Trennwand (12a) einge spannten zylindrischen Halteabschnitt (22) des elastischen Balges (20) wird der Balg mit der vertikalen Wand (28), deren Balgmaterial sich ohnehin aufgrund des vorzugsweisen geraden Wandverlaufs äußerst verdrehsicher verhält, zusätzlich versteift, also verwindungssteif ge macht. Es sind daher im Betrieb der Pumpe nur Wandauslenkungen in axialer Richtung mög lich, wobei die gerade Wandfläche (28) mit dem eingespannten Gleitring (30) neben der Aus lenkung in Achsrichtung auch eine gewisse Taumelbewegung zuläßt oder bewerkstelligen kann, wenn sich Einbautoleranzen des Gleitrings (30), des Laufrades (14) oder dergl. ergeben. Eine Verdrehung oder Torsion der senkrechten Balgwand (28) in dem Sinne, daß Haftreibun gen und Slip-Stick-Geräusche auftreten, ist jedoch verhindert, da sich die drehfest einge spannte Wand (28) mit dem Gleitring (30), wie erwähnt, verwindungssteif verhält.The preferably completely in the pump housing ( 12 ) in the partition ( 12 a) clamped cylindrical holding portion ( 22 ) of the elastic bellows ( 20 ), the bellows with the vertical wall ( 28 ), the bellows material is extremely due to the preferably straight wall profile anyway non-rotating, additionally stiffened, i.e. made torsionally rigid. There are therefore only wall deflections in the axial direction possible during operation of the pump, the straight wall surface ( 28 ) with the clamped slide ring ( 30 ) in addition to the deflection in the axial direction also allowing or being able to achieve a certain wobble movement if there are installation tolerances of the slide ring ( 30 ), the impeller ( 14 ) or the like. A twist or torsion of the vertical bellows wall ( 28 ) in the sense that static friction and slip-stick noises occur is prevented, however, because the non-rotatably clamped wall ( 28 ) with the slide ring ( 30 ), as mentioned, is torsionally rigid behaves.

Der Haltering (42) ist nach dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 bis 3 der erfin dungsgemäßen Gleitringdichtung (10) als separates Bauteil ausgebildet und vorzugsweise mit einer umlaufenden Ringnut (49), sh. Fig. 6, versehen, in welche die Federflächen (44, 41) der Tellerfeder (40) eingestellt sind. Dies können bei ungezahnter Tellerfeder (40) mit geschlos sener Federringfläche (41) nach Fig. 4 der innere Rand (43b) der Tellerfeder (40) oder bei ge zahnten Tellerfeder (40) die freien Enden der in Richtung Tellerfedermitte verlaufenden La mellen (44) sein. Der Außenrand (43a) der Tellerfeder (40) liegt wie erwähnt an der Abstütz fläche (Schulter 46) im Pumpengehäuse (12) an, so daß der Gleitring (30) im montierten Zu stand mit der vorgegebenen Kraft des Federelements (32) gegen die Dichtfläche (34) des Laufrades (14) gedrückt wird.The retaining ring ( 42 ) is formed according to the first embodiment shown in FIGS . 1 to 3 of the mechanical seal ( 10 ) according to the invention as a separate component and preferably with a circumferential annular groove ( 49 ), see FIG. Fig. 6, provided in which the spring surfaces ( 44 , 41 ) of the plate spring ( 40 ) are set. 4, the inner edge ( 43 b) of the plate spring ( 40 ) or in the case of toothed plate spring ( 40 ) the free ends of the lamellae running in the direction of the plate spring center (with toothed plate spring ( 40 ) with closed spring ring surface ( 41 ) according to FIG. 44 ). The outer edge ( 43 a) of the plate spring ( 40 ) lies, as mentioned, on the support surface (shoulder 46 ) in the pump housing ( 12 ), so that the slide ring ( 30 ) in the assembled state stood against the predetermined force of the spring element ( 32 ) the sealing surface ( 34 ) of the impeller ( 14 ) is pressed.

Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen (Fig. 7 bis 12) kann der Haltering (42) auch einstückig mit der Tellerfeder (40) ausgebildet werden und einen mittig angeordneten zylindrischen Basis teil (42') der Tellerfeder (40) bilden. In Fig. 5a ist diese Abwandlung bei einer Tellerfeder mit Lamellenform nur gestrichelt angedeutet. Hier ist der zylindrische Basisteil (42') bzw. der Haltering (42) an den Federenden der in Richtung Tellerfedermitte ausgerichteten Lamellen (44) angeformt.According to further exemplary embodiments ( FIGS. 7 to 12), the retaining ring ( 42 ) can also be formed in one piece with the plate spring ( 40 ) and form a centrally arranged cylindrical base part ( 42 ') of the plate spring ( 40 ). In Fig. 5a, this modification is only indicated in dashed lines for a plate spring with a lamella shape. Here, the cylindrical base part ( 42 ') or the retaining ring ( 42 ) is formed on the spring ends of the lamellae ( 44 ) aligned in the direction of the center of the plate spring.

Nach einer anderen Ausführung eines Federelements (32) in Lamellenausbildung wird eine in Fig. 8 in der Draufsicht und in Fig. 9 im Querschnitt gezeigte Tellerfeder (40) verwendet. Von der zylindrischen Basis (42') bzw. dem einstückig mit dem Federelement ausgebildeten Haltering (42) gehen eine Anzahl von schräg und radial nach außen verlaufende Lamellen (44) aus, deren freie Enden an der zwischen der Durchgangsbohrung (16) und der Ringnut (24) im Pumpengehäuse (12) ausgebildeten Schulter (46) als Abstützfläche anliegen, während die zy lindrische Basis (42' bzw. 42) der Tellerfeder (40) als Gegenlager die zylindrische Manschet te (38) des Balges (20) umgibt und den Gleitring gemäß Fig. 7 drehfest mit dem Balg (20) verbindet. Die Lamellen (44) stützen sich im eingebauten Zustand der Gleitringdichtung (10) an der Schulter (46) ab, so daß der Gleitring mit der Stirnfläche gegen die Dichtfläche (34) des Laufrades (14) gedrückt wird und das Laufrad gegen die Gleitringdichtung (10) abgedichtet ist. According to another embodiment of a spring element ( 32 ) in the form of a lamella, a plate spring ( 40 ) shown in plan view in FIG. 8 and in cross section in FIG. 9 is used. A number of slats ( 44 ) extending obliquely and radially outward extend from the cylindrical base ( 42 ') or the retaining ring ( 42 ) formed integrally with the spring element, the free ends of which at the between the through bore ( 16 ) and the annular groove ( 24 ) in the pump housing ( 12 ) formed shoulder ( 46 ) abut as a support surface, while the cylindrical base ( 42 'or 42 ) of the plate spring ( 40 ) as a counter bearing surrounds the cylindrical sleeve ( 38 ) of the bellows ( 20 ) and the seal ring of FIG. 7 rotatably connected to the bellows (20). In the installed state of the mechanical seal ( 10 ), the fins ( 44 ) are supported on the shoulder ( 46 ) so that the face of the slide ring is pressed against the sealing surface ( 34 ) of the impeller ( 14 ) and the impeller against the mechanical seal ( 10 ) is sealed.

Auch bei dieser Ausführung ist die Abstützfläche (46) für den Außenrand (43a) der Tellerfeder (40) direkt am Pumpengehäuse (12) ausgebildet. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, zur Abstützung des äußeren Tellerfederrandes ein separates Bauteil (Stützring 50) innerhalb des Balges (20) vorzusehen, wie nachstehend näher ausgeführt ist. Die Fig. 10 bis 12 zeigen diese Ausführungsform einer Gleitringdichtung (10). Es soll in diesem Zusammenhang nur der von den vorerwähnten Ausführungsformen abweichende Aufbau erläutert werden.In this embodiment too, the support surface ( 46 ) for the outer edge ( 43 a) of the plate spring ( 40 ) is formed directly on the pump housing ( 12 ). However, there is also the possibility of providing a separate component (support ring 50 ) within the bellows ( 20 ) to support the outer plate spring edge, as explained in more detail below. Figs. 10 to 12 show this embodiment of a mechanical seal (10). In this connection, only the structure deviating from the aforementioned embodiments will be explained.

Der Balg (20) weist im wesentlichen die gleiche Bauform auf, wie bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 2, 3 und 7; jedoch mit der Ausnahme, daß sich an das freie Ende des zylindrischen Halteabschnitts (22) ein radial nach innen verlaufender Rand (48) anschließt, so daß ein im Balg angeordneter, vorzugsweise aus Kunststoff bestehender Stützring (50) als separates Abstützmittel im Balg gehalten wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel liegen die Lamellen (44) der Tellerfeder (40) am Stützring (50) an.The bellows ( 20 ) has essentially the same design as in the embodiments according to FIGS. 2, 3 and 7; however, with the exception that a radially inwardly extending edge ( 48 ) adjoins the free end of the cylindrical holding section ( 22 ), so that a support ring ( 50 ) arranged in the bellows, preferably made of plastic, is held in the bellows as a separate support means . In this embodiment, the lamellae ( 44 ) of the plate spring ( 40 ) rest on the support ring ( 50 ).

Wie die Fig. 10 weiterhin zu erkennen gibt, weist das Pumpengehäuse (12) hier aber keine Ringnut (49) für den von der vertikalen Wand (28) des Balges (20) abgewinkelten Halteab schnitt (22) auf. Statt dessen liegt der Rand (48) des Halteabschnitts (22) an einer Schulter (52) des Pumpengehäuses (12) an, die beispielsweise leicht durch eine Durchgangsbohrung (16) mit zwei verschiedenen Durchmessern gebildet werden kann. Der äußere Durchmesser der Durchgangsbohrung ist derart groß gewählt, daß der zylindrische Halteabschnitt (22) des Balges (20) möglichst vollständig aufgenommen und drehfest gehalten wird. Auf diese Weise läßt sich die Gleitringdichtung (10) beispielsweise auch bei Kleinserien von Pumpen verwenden, da die Aufnahme für die Gleitringdichtung (10) zur Kostenreduzierung einfacher gestaltet ist.As can also be seen in FIG. 10, the pump housing ( 12 ) here has no annular groove ( 49 ) for the section ( 22 ) angled from the vertical wall ( 28 ) of the bellows ( 20 ). Instead, the edge ( 48 ) of the holding section ( 22 ) lies against a shoulder ( 52 ) of the pump housing ( 12 ), which can easily be formed, for example, by a through hole ( 16 ) with two different diameters. The outer diameter of the through hole is chosen to be large enough that the cylindrical holding section ( 22 ) of the bellows ( 20 ) is received as completely as possible and held in a rotationally fixed manner. In this way, the mechanical seal ( 10 ) can also be used, for example, in small series of pumps, since the receptacle for the mechanical seal ( 10 ) is designed in a simpler manner to reduce costs.

Die Fig. 11 und 12 zeigen den Stützring (50), der eine Öffnung (54) aufweist, durch welche die Antriebswelle (18) für das Laufrad (14) hindurchgeführt ist. Der Stützring weist am Rand einen in beide Richtungen vorspringenden Kranz (56) auf, dessen Durchmesser auf den Durchmesser der Tellerfeder abgestimmt ist, so daß sich die freien Enden der Lamellen (44) am Kranz abstützen können. Der Stützring (50) weist ferner eine Anzahl von Durchbrü chen (58) auf, durch die ein die Gleitringdichtung eindringendes Medium (Leckwasser) abge leitet werden kann. Figs. 11 and 12 show the support ring (50) having an opening (54) through which the drive shaft (18) for the impeller is passed (14). The support ring has a rim ( 56 ) projecting in both directions on the edge, the diameter of which is matched to the diameter of the plate spring, so that the free ends of the lamellae ( 44 ) can be supported on the rim. The support ring ( 50 ) also has a number of perforations ( 58 ) through which a medium penetrating the mechanical seal (leakage water) can be discharged.

Aufgrund der in bezug auf die Wirkrichtung der Tellerfeder (40) geringen Abmessungen und der damit möglichen kurzen Ausführungen des Balges (20), zumal dessen Balgwände noch abgewinkelt wenigstens annähernd C-förmig gerade gestaltet sind, ist dieser, trotz des für die Herstellung verwendeten elastomeren Kunststoffs, verwindungssteifer als Bälge nach dem Stand der Technik, so daß die auf den drehfest am Balg (20) befestigten Gleitring (30) wirken de Torsionskraft des umlaufenden Pumpenlaufrades nicht dazu führt, daß der Balg aufgrund von Haftreibung vom Laufrad (14) mitgerissen wird. Auf diese Weise können während des Betriebs der Pumpe keine sogenannten Stick-Slip-Effekte auftreten. Zwischen dem Gleitring (30) und der Dichtfläche (34) besteht nur noch Gleitreibung, die kein Pfeifen erzeugen kann. Der elastische Balg (20) ist verwindungssteif am Pumpengehäuse (12) gehalten bzw. eingespannt und durch seine kurze Bauform auch ausgebildet, wie die am Halteabschnitt 22 abgewinkelte Wand 28 auch zeigt.Due to the small dimensions in relation to the direction of action of the plate spring ( 40 ) and the possible short designs of the bellows ( 20 ), especially since its bellows walls are still angled at least approximately C-shaped, it is, despite the elastomer used for the production Plastic, torsion-resistant than bellows according to the prior art, so that the sliding ring ( 30 ), which is attached to the bellows ( 20 ) in a rotationally fixed manner, does not cause the torsional force of the rotating pump impeller to cause the bellows to be carried along by the impeller ( 14 ) due to static friction . In this way, no so-called stick-slip effects can occur during operation of the pump. There is only sliding friction between the sliding ring ( 30 ) and the sealing surface ( 34 ), which no whistling can produce. The elastic bellows ( 20 ) is held or clamped torsionally rigid on the pump housing ( 12 ) and, due to its short design, is also formed, as the wall 28 angled at the holding section 22 also shows.

Andererseits wird der Gleitring (30) im wesentlichen nur durch die in Axialrichtung wirkende Kraft der Tellerfeder (40) gegen die Dichtfläche des Laufrades (14) gedrückt, weil die in Axial richtung des Balges (20) wirkende Kraft des Balges aufgrund der kurzen Abmessung gering ist. Dies hat den Vorteil, daß der Gleitring (30) mit einer vorberechenbaren, von den verschiedenen Materialien für den Gleitring (30) und die Dichtfläche des Laufrades abhängig eingestellten Federkraft auf die Dichtfläche (34) des Laufrades (14) gedrückt wird. Hierdurch wird die Abdichtung verbessert und der Verschleiß der Dichtung gering gehalten. Die Tellerfeder (40) kann sowohl eine lineare als auch eine progressive oder degressive Federkennlinie aufweisen.On the other hand, the sliding ring ( 30 ) is pressed essentially only by the force of the plate spring ( 40 ) acting in the axial direction against the sealing surface of the impeller ( 14 ), because the force of the bellows acting in the axial direction of the bellows ( 20 ) is low due to the short dimension is. This has the advantage that the sliding ring ( 30 ) is pressed onto the sealing surface ( 34 ) of the impeller ( 14 ) with a predictable spring force which is set as a function of the different materials for the sliding ring ( 30 ) and the sealing surface of the impeller. This improves the seal and minimizes wear on the seal. The plate spring ( 40 ) can have both a linear and a progressive or degressive spring characteristic.

Claims

1. Mechanical seal, which is arranged between an impeller of a pump and a pump housing and seals a through hole formed in the pump housing, through which a drive shaft for the impeller is passed, with an elastic bellows attached to the pump housing, one in an opening in a wall of the bellows arranged and rotatably connected to the bellows, which holds the drive shaft for the pump impeller and abuts a sealing surface of the impeller, and a Fe derelement, which presses the sliding ring against the sealing surface of the impeller, characterized in that the sliding ring ( 30 ) pressing Spring element ( 32 ) is a toothed or toothless disc spring ( 40 ) arranged in a torsionally rigid bellows ( 20 ), the outer edge ( 43 a) of which is on a support surface ( 46 , 50 ) on the pump housing ( 12 ) or on a separate support ring ( 50 ) Pump housing ( 12 ) rests, and that the wall ( 11 ) supporting the slide ring ( 30 ) 28) of the bellows (20) at least approximately in the plane of the bellows (20) holding the pump housing (12; 12 a) is aligned.

2. A mechanical seal according to claim 1, characterized in that the sliding ring (30) supporting the bellows (20) is C-shaped and has a cylindricity rule, in the radial distance from the drive shaft (18) or the through bore (16) axially in Direction of the pump drive extending holding portion ( 22 ) on the sliding ring ( 30 ) receiving wall ( 28 ) of the bellows ( 20 ) that the holding portion ( 22 ) is clamped in a wall part ( 12 a) of the pump housing ( 12 ) and the wall ( 28 ) of the bellows ( 20 ) carrying the slide ring ( 30 ) preferably runs vertically and straight from the clamping point.

3. Mechanical seal according to claim 1 and 2, characterized in that the sliding ring ( 30 ) with a plunging into the bellows ( 45 ), cylindrical section from ( 36 ) is formed, and that the plate spring ( 40 ) as a counter support the cylindri's Section ( 36 ) of the slide ring ( 30 ) with the bellows ( 20 ) rotatably bracing retaining ring ( 42 ; 42 ') is assigned to the section ( 36 ).

4. A mechanical seal according to claim 3, characterized in that the retaining ring ( 42 ; 42 ') is integrally connected to the plate spring ( 40 ) and is formed as its centrally arranged cylindrical base ( 42 ').

5. Mechanical seal according to claim 3, characterized in that the retaining ring ( 42 ; 42 ') for the plate spring ( 40 ) is designed as a separate component.

6. Mechanical seal according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the retaining ring ( 42 ; 42 ') is preferably formed with a circumferential annular groove ( 49 ) into which the spring surfaces ( 41 ; 44 ) of the plate spring ( 40 ) are set.

7. Mechanical seal according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the spring element ( 32 ) in the formation as a toothed plate spring ( 40 ) has a number of lamellae ( 44 ) which from the outer edge ( 43 a) of the plate spring ( 40 ) in the direction of Tellerfe dermitte or from the retaining ring ( 42 ; 42 ') surrounding the slide ring ( 30 ) radially outward in the direction of the support surface ( 46 ; 50 ), the lamellae ( 44 ) being formed obliquely.

8. Mechanical seal according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the ends of the lamellae ( 44 ) in the direction of the disc spring centering lamellae ( 44 ) in the retaining ring ( 42 ; 42 ') are loosely set or connected in one piece with this .

9. Mechanical seal according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that the lamella ends with radially outwardly extending lamellae ( 44 ) form the outer edge ( 43 a) of the plate spring ( 40 ) and rest on the support surface ( 46 ; 50 ) .

10. Mechanical seal according to one or more of claims 1 to 9, characterized in that the support surface ( 46 ) for the outer edge ( 43 a) of the plate spring ( 40 ) on the pump housing ( 12 ) is formed.

11. Mechanical seal according to one or more of claims 1 to 10, characterized in that the support surface ( 46 ) is formed on a separate support ring ( 50 ) in the bellows ( 20 ).

12. Mechanical seal according to one or more of claims 1 to 11, characterized in that the support surface ( 46 ) for the outer edge ( 43 a) of the plate spring ( 40 ) is formed as a shoulder.

13. Mechanical seal according to one or more of claims 1 to 12, characterized in that the support surface ( 46 ) on the pump housing ( 12 ) between the through hole ( 16 ) and an annular groove ( 24 ) formed in the pump housing ( 12 ) is formed.

14. Mechanical seal according to one or more of claims 1 to 13, characterized in that the cylindrical holding portion ( 22 ) of the bellows ( 20 ) in the annular groove ( 24 ) of the pump housing ( 12 ) is clamped in a rotationally fixed manner.

15. A mechanical seal according to one or more of claims 1 to 14, characterized in that the bellows ( 20 ) has a radially inwardly extending, at the free end of the Halterab section ( 22 ) molded edge ( 48 ).

16. A mechanical seal according to one or more of claims 1 to 15, characterized in that the free ends of the lamellae ( 44 ) are supported on a ring ( 56 ) projecting in the effective direction of the plate spring ( 40 ), which ring is supported on a bellows ( 20 ). arranged support ring ( 50 ) is formed.

17. Mechanical seal according to one or more of claims 1 to 16, characterized in that the support ring ( 50 ) consists of plastic.

18. Mechanical seal according to one or more of claims 1 to 17, characterized in that the sliding ring ( 30 ) is cylindrical and the portion ( 36 ) of the sliding ring ( 30 ) which is immersed in the bellows space ( 45 ) has a reduced diameter such that the section with the larger diameter from the outside bears against the opening ( 26 ) in the vertical bellows wall ( 28 ), and that the bellows ( 20 ) is provided with a cylindrical sleeve ( 38 ) which extends the opening ( 26 ) and extends the opening ( 26 ) ) is formed, which lies closely on the reduced portion ( 36 ) of the slide ring ( 30 ), the Hal tering ( 42 ; 42 ') as a counter support for the spring element ( 32 ) surrounds the sleeve ( 38 ) in a rotationally fixed manner.

19. Mechanical seal according to one or more of claims 1 to 18, characterized in that the bellows ( 20 ) consists of an elastomeric plastic.

20. Mechanical seal according to one or more of claims 1 to 19, characterized in that the plate spring ( 40 ) has a linear, progressive or degressive spring characteristic.